理论研究含Ge,Ng(Ng=Ar,Krand Xe)分子离子的结构与稳定性及含Cu多核配合物光谱

摘要

惰性气体(Noblegas,Ng)元素的电子结构稳定,其化学键问题一直倍受人们的关注。含Ng的小分子,在光谱学、合成化学、催化科学及准分子激光器中有着重要作用。因此,采用量子化学计算方法研究含Ng小分子体系的宏观及微观性质具有重要意义。
　　含C、N、Si、P和Ge等元素的小分子体系(包括离子和自由基)在很多领域有着重要的应用。一方面,Si、P和Ge是一些重要材料如微电子器件的组成部分。另一方面,目前已有一些含Si、P和Ge的小分子,例如CP、CSi及C4Si等,在星际空间中相继被发现,这些星际分子的发现对人类了解地球以外星系的物理和化学环境甚至对探索外星生命有着重要的意义。
　　发光材料在生活和生产中有广泛的应用,因此对发光机理的理论研究具有重要的意义。理论计算不仅能阐明发光材料的发光机理,而且能够帮助我们设计和探索新型的发光材料。
　　本文,首先利用现代量子化学理论,对含惰性气体或含锗的小分子离子体系的结构、稳定性及光谱学性质进行了一系列研究。其次,结合实验对含金属Cu的多核配合物的吸收及发射光谱进行了理论研究。具体工作如下:
　　1.利用高电负性氟原子与缺电子硼原子构建中性的惰性气体化合物BNgF(Ng=Ar,Kr,andXe),对其几何结构、稳定性、电荷分布、化学键和光谱学等有关性质进行了详细的理论研究。预测了BXeF物种具有较高的动力学稳定性。
　　2.利用高电负性氟原子与缺电子硼原子构建阳离子型惰性气体化合物[Ng,B,2F]+(Ng=Ar,Kr,andXe),对其异构体、过渡态、稳定性、电荷分布、化学键和光谱学等有关性质进行了详细的理论研究。预测了NgBF2+(C2v)具有高的热力学及动力学稳定性,线型FNgBF+具有较高的动力学稳定性。
　　3.对GeSiN和GeCP自由基的结构及稳定性进行理论研究。预测在势能面上存在三个热力学及动力学稳定的异构体:线型GeNSi1、GeCP1和环型cGeCP2。
　　4.对含Cu多核配合物[Cu6(L)3](L=p-xylylene-bis(3,5-di-methyl)pyrazol-4-yl)进行理论研究,完成了该体系实验光谱的正确指认,证明了亲铜相互作用的存在以及解释了存在大的斯托克斯位移的原因。为该体系相关的后续实验研究提出了理论指导。

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第一章 前言

1.1惰性气体化合物的发展

1.2小分子簇的研究意义

1.3金属配合物发光材料的研究

1.4 理论计算的发展

1.5 本论文的选题意义以及所取得的主要进展

参考文献

第二章 理论基础与计算方法

2.1分子轨道理论

2.2电子相关作用

2.3密度泛函理论

2.4相对论效应

2.5基组的选择

2.6发光原理

2.7荧光和磷光

参考文献

第三章 理论研究BNgF和[Ng, B, 2F]+(Ng=Ar, Kr, and Xe)结构与稳定性

3.1 引言

3.2计算方法

3.3结果和讨论

3.4本章总结

参考文献

第四章 理论研究GeSiN和GeCP自由基的结构及稳定性

4.1 引言

4.2计算方法

4.3结果和讨论

4.4 本章总结

参考文献

第五章 含Cu多核配合物[Cu6L3]

5.1 引言

5.2计算方法

5.3 结果和讨论

5.4本章总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢